新能源汽車設(shè)計的核心技術(shù)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
中國汽車行業(yè)繼續(xù)穩(wěn)坐全球汽車產(chǎn)銷量第一的“寶座”，但隨之而來的卻是一連串的社會問題：原油對外依存度超過50%的國際公認安全警戒線;汽車尾氣占城市廢氣超過65%…..新能源汽車為全球解決傳統(tǒng)能源汽車帶來的環(huán)境問題和能源問題提供了最佳的機會，成為全球持續(xù)關(guān)注的熱點。在近日舉行的中國(重慶)汽車電子高峰論壇上，基于新能源汽車的電子設(shè)計也成為熱點話題。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/197429.htm“其實，除了不一樣的驅(qū)動方式，新能源汽車與傳統(tǒng)汽車并無本質(zhì)的區(qū)別，更佳的駕駛與乘坐體驗和更高安全性依然是汽車設(shè)計的主要挑戰(zhàn)。”富士通半導(dǎo)體(上海)有限公司市場總監(jiān)王鈺指出，“在舒適性和安全性上，視頻技術(shù)獲得越來越廣泛的應(yīng)用，而電機作為新能源汽車的核心部件，高效率、高性能的控制技術(shù)是實現(xiàn)舒適性和安全性的重要保障。”在本屆論壇上，富士通向中國汽車電子廠商和整車廠商展示了解決新能源汽車設(shè)計挑戰(zhàn)的領(lǐng)先汽車電子系統(tǒng)解決方案。
電機控制是新能源汽車的關(guān)鍵
變頻概念近年來成為包括空調(diào)、洗衣機、電冰箱等家電產(chǎn)品的絕對熱點，其中的關(guān)鍵即是電機的控制技術(shù)。而作為新能源汽車的核心部件，電動汽車電機控制要求更高——電機的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)、快速啟動和制動以及電機效率背后都涉及到電機控制的關(guān)鍵技術(shù)，將直接關(guān)系到電能利用效率、整車性能、駕駛體驗以及車輛行駛安全。
作為傳統(tǒng)消費和工業(yè)電機控制方案的全球主要供應(yīng)商，富士通在新能源汽車電機控制上也走在了前列，其32位電機控制MCU MB91F267NA已經(jīng)取得不少成功應(yīng)用。日前，富士通再次針對新能源汽車對電機控制的獨特需求，發(fā)布了3款電動汽車電機控制MCU MB91580系列。作為高性能32位閃存嵌入微控制器(MCU)的FR家族成員，該系列產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于電動汽車和混合動力汽車的電機控制。該系列節(jié)能汽車驅(qū)動電機控制芯片擁有專用嵌入旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)器接口，能夠開拓性地控制電動汽車和混合動力汽車中使用的三相電機。
圖1：電機控制MCU發(fā)展路線圖隨著新能源汽車技術(shù)逐漸成熟，電機控制系統(tǒng)面臨越來越高的要求：用于無傳感器矢量控制的復(fù)雜算法和高級建模需要出色的處理能力;需要具有性能、效率、易用性以及成本方面的綜合優(yōu)勢。MB91580系列就內(nèi)置可適用于電動及混合汽車電機控制的CPU內(nèi)核和外設(shè)功能，值得一提的是旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)器內(nèi)置了專用接口電路，可降低系統(tǒng)成本，并通過實現(xiàn)驅(qū)動電機必須的高轉(zhuǎn)矩響應(yīng)控制過程達到改善電機運行和降低能耗的目的。
高效率、低成本地實現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩汽車電機的控制過程極具挑戰(zhàn)性。MB91580系列通過集成關(guān)鍵外設(shè)功能實現(xiàn)了降低系統(tǒng)成本、高速反饋控制，達到改善電機運行和低能耗的目的。MB91580集成的主要功能特性還包括：具有高精度檢測電流和電機位置的12位A/D轉(zhuǎn)換器和R/D轉(zhuǎn)換器，R/D轉(zhuǎn)換器檢測電角度，與檢測三相電流的A/D轉(zhuǎn)換器同步;集成專用計算電路，因此可自動計算內(nèi)置R/D轉(zhuǎn)換器檢測到的電角度的正弦和余弦值。“除了解決方案本身的性能特性外，電機控制相關(guān)算法也非常關(guān)鍵。富士通可以提供包括成熟的180度變頻控制在內(nèi)的各種核心關(guān)鍵算法，因此在新能源汽車的電機控制領(lǐng)域具有特殊的技術(shù)優(yōu)勢。”王鈺指出。
高性能電機控制系統(tǒng)通常包括核心伺服功能、運動描述和主機通信功能，對處理器的處理能力提出了很高的要求。而MB91580系列內(nèi)置高性能CPU內(nèi)核，集成在160DMIPS高性能CPU內(nèi)的專用浮點運算單元利用內(nèi)置外設(shè)功能生成的信息處理向量轉(zhuǎn)換和PID控制運算，該特性通過實現(xiàn)進一步快速反饋控制可以改善電機運行和降低能耗。
作為新能源汽車的核心部件。電機控制不僅關(guān)系著整車性能還與行車安全息息相關(guān)。在富士通的電機控制MCU設(shè)計中充分考慮了安全特性，通過6大安全機制來保證系統(tǒng)運行的安全可靠，包括：在系統(tǒng)啟動前進行MCU的自我診斷、總線自診斷、RAM的自診斷;程序非法運行時非法輸出端口保護;系統(tǒng)運行期間進行總線診斷、RAM錯誤糾正、閃存錯誤糾正。據(jù)透露，富士通在未來的產(chǎn)品計劃中，還將增加核心MCU的冗余設(shè)計(例如雙核或多核)以實現(xiàn)更強的系統(tǒng)保護。
圖2：電機控制MCU融合了六大安全保障特性。
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